JP2011528280A - 遠心分離機 - Google Patents

Abstract

本発明は、ガスを浄化して、ガス中に浮遊する、ガスより密度の高い固体または液体の粒子を除去する遠心分離機に関する。この遠心分離機は、分離チャンバ（２）を区画し、かつ分離チャンバ（２）へのガス入口（３）と分離チャンバ（２）からのガス出口（４）とを有するロータハウジング（１）と、回転軸（Ｒ）の周りを回転可能なロータ（８）とを有する。ロータ（８）は、間隔部材（２６、３０）を介して、ガスが通って流れる隙間（２７）を間に区画する、円錐状分離円板（２２）のスタックを有する。分離円板（２２）同士の間の隙間（２７）は、分離円板（２２）の少なくとも半径方向外側部分の所で、周方向のガスの流れに対して開放される。

Description

本発明は、ガスを浄化して、ガス中に浮遊する、ガスより密度の高い固体または液体の粒子を除去する遠心分離機に関する。この遠心分離機は、分離チャンバを区画し、かつ分離チャンバへのガス入口と分離チャンバからのガス出口とを有するロータハウジングを有する。遠心分離機は、駆動装置によって回転軸の周りを回転可能であり、かつ動作時に、分離チャンバ内でガスを回転させるようになっているロータをさらに有し、ロータは、互いに同軸にかつ回転軸に同心円状に配置され、かつ間隔部材によって、ガスを通過させる隙間を間に区画するように互いに間隔を置いて配置された、円錐台状分離円板のスタックを有する。分離円板のスタックの中央に入口空間が配置され、入口空間は、ガス入口および分離円板同士の間の隙間の半径方向内側部分と連通する。環状の流れ空間が、ロータを囲み、半径方向においてロータハウジングによって区画され、環状の流れ空間は、分離円板同士の間の隙間の半径方向外側部分およびガス出口と連通する。

隙間の半径方向外側部分は、以下では、分離円板の円錐部の半径方向外側半部を示すのに使用される。したがって、隙間の半径方向内側部分は、以下では、分離円板の円錐部の半径方向内側半部を示すのに使用される。

本発明は主として、いわゆるクランクケースガス、すなわち燃焼機関内で形成されるガスを浄化して、油および／または煤の形をした粒子を除去するのに使用できることを目的としている。あるいは、本発明は、エンジニアリング産業、化学工業における様々な産業用施設内の空気の浄化、または様々な種類の工作機械の周りの空気の浄化のような他の場合に使用することもできる。

冒頭に示された種類の遠心分離機は、スウェーデン特許第５１５３０２Ｃ２号の特許明細書で公知であり、この場合、各円錐状分離円板は、それぞれが、それぞれの分離円板の母線に対して所定の角度で、ロータの回転軸から第１の距離にある点から、ロータの回転軸からより長い第２の距離にある点まで延びる細長い案内手段に、分離円板の内側で接触するかあるいは連結される。間隔部材の形をしていてもよいこれらの案内手段、すなわち、互いに隣接する分離円板同士の間の隙間を埋めて、分離円板同士の間の隙間を形成する案内手段は、それぞれの分離円板の周方向縁部の近くの、周方向縁部に沿った互いから所定の距離の所で終わる。案内手段（間隔部材）は、案内手段から離れさせられ、ほぼ、それぞれの分離円板の周方向縁部に沿って互いから所定の距離に位置する限定された領域内でのみ、分離円板から放出される、分離された粒子を収集する。

しかし、（間隔部材が直線状で完全に半径方向に延びているか、それとも直線状で半径に対して所定の角度を形成するか、それとも曲線状であるかにかかわらず）細長い間隔部材を有する分離円板は、特に並流分離において、分離円板の表面上に不活性領域、すなわち、ガスからの粒子の分離に対して比較的わずかしか寄与しない、あるいはまったく寄与しない領域を有する可能性があることが判明している。このような不活性領域は、主として隙間の半径方向外側部分に生じ、かつ回転方向に応じて、回転方向で見たときにそれぞれの間隔部材のすぐ後ろ、または前に生じる。これらの不活性領域によって、分離円板の表面の一部しか粒子の分離に使用されず、したがって、分離円板の分離効率が低くなる。

本発明の主要な目的は、上記の不活性領域を有さず、それによって、ガスから粒子状汚染物質を効率的に分離する遠心分離機を実現することである。

この目的は、冒頭に定義された遠心分離機であって、分離円板同士の間の隙間が、少なくとも半径方向外側部分で周方向のガスの流れに対して開放され、かつ互いに隣接する分離円板が、ロータの回転によって、ガスをガス入口から分離円板同士の間の隙間を通してガス出口を介して排出させるポンピング作用を隙間内で生じさせるように、互いに間隔を置いて配置されることを特徴とする遠心分離機によって実現される。

本発明の他の目的は、作製するのが容易で安価であり、同時にガスから粒子を効率的に分離する分離円板を含む遠心分離機を実現することである。

本発明の他の目的は、ガスを通過させる均等な隙間を示す分離円板を含むロータを有する遠心分離機を実現することである。

本発明の他の目的は、良好なポンピング作用を示すロータを含む遠心分離機を実現することである。

これらの他の目的は、以下に定義される実施態様によって実現される。

本発明の一実施態様によれば、分離円板は、点状に形成され、隙間内に配置された複数の間隔部材を有する。点状に形成された間隔部材は、隆起した点状または半球形の突起状に形作られる。点状に形成された形状は、さらに円形または楕円形の断面を有する。これによって、周方向の流れに対して開放された隙間が容易にかつ安価に設けられる。

本発明の他の実施態様によれば、点状に形成された間隔部材（すなわち、隆起した点状または半球形の突起状に形作られた間隔部材）は、外径Ｄおよび高さＨを有し、Ｄ／Ｈが≦１５であり、より好ましくはＤ／Ｈが≦１０であり、最も好ましくはＤ／Ｈが≦５である。そのため、楕円形の断面を有する点状に形成された間隔部材の場合、直径Ｄは楕円形の断面の最大直径を表す。したがって、間隔部材の外径Ｄは、実際には高さＨよりかなり大きい。しかし、間隔部材の外径は、隙間が周方向と半径方向の両方におけるガスの流れに対してできるだけ開放されるようにできるだけ小さいことが好ましい。しかし、製造上の理由で、間隔部材の外径をどれだけ小さくできるかには限界がある。

本発明の他の実施態様によれば、間隔部材は、それぞれの分離円板と一体化される。一体化された間隔部材を有する分離円板は、有利なことに、プラスチックで作られた分離円板、たとえば射出成形によって作られた分離円板で使用することができる。これは、一体化された間隔部材は、製造プロセスにおいて分離円板に容易に組み込むことができるからである。点状に形成された間隔部材は、射出成形プロセスによって、直径Ｄと高さＨとの比がかなり小さい（すなわち、Ｄ／Ｈが≦５である）隆起した点または半球形の突起の形状で容易に製造することができる。このような分離円板は、車輌の燃焼機関から放出されるクランクケースガスを浄化するのに使用される分離機のような比較的小形の遠心分離機で使用することができる。

本発明の他の実施態様によれば、間隔部材は、各分離円板にしっかりと取り付けられた別個の部材の形をしている。このような別個の間隔部材は、有利なことに、金属で作られた分離円板で使用することができる。このような分離円板の円錐台形状（ｆｒｕｓｔｏｃｏｎｉｃａｌ ｓｈａｐｅ）は通常、平坦な円形の金属ブランクのいわゆる圧延を行い、圧延の後で、別個の間隔部材を、たとえば点溶接によって各分離円板の表面に固定することによって実現される。別個の間隔部材は、円錐台状の分離円板の表面上に点溶接され、それによって間隔部材が隆起した点の形になる、比較的小さく平坦な円形の金属ブランクの形を有することが好ましい。組み立ておよび点溶接プロセスのために、点状に形状されたこれらの間隔部材では、直径Ｄと高さＨとの比を比較的高くする必要がある（すなわち、Ｄ／Ｈは≦１５であるが、より好ましくはＤ／Ｈは≦１０である）。このような分離円板は通常、比較的大形の遠心ロータであり、したがって大きい直径および表面積を有する分離円板を含む遠心ロータを有する遠心分離機で使用される。したがって、このような遠心分離機は、比較的大量の汚染されたガスを浄化するか、あるいは汚染されたガスを通過させるようになっている。これらの分離機は通常、化学工業におけるガスの浄化、または様々な種類の工作機械の周りの空気の浄化に使用される。分離機は、船舶や発電所などに設けられた機関のような、より大形の燃焼機関から放出されるクランクケースガスを浄化するのに使用することもできる。したがって、間隔部材の直径Ｄと高さＨとの比が比較的大きいと、分離円板のスタック内の各分離円板の表面積が大きくなるためにロータが大形化することによって周方向の流れがあまり影響を受ける。

本発明の他の実施態様によれば、間隔部材は、分離円板のスタック内で互いに接するように軸方向に揃えて配置される。したがって、各間隔部材は、分離円板のスタック全体にわたって互いに隣接する分離円板において互いに軸方向に揃えて配置され、言い換えれば、間隔部材は、分離円板のスタック全体にわたって軸方向に直線状に配置される。このように、点状に形成された間隔部材は、分離円板がスタック内で互いに圧縮されるときに互いに支持する。これによって、剛性の低い分離円板の場合に均等な隙間が確保される。他の場合には、剛性の低い分離円板は、剛性の低い分離円板の領域に押し付けられる、隣接する分離円板が接触する点状に形成された間隔部材の領域で湾曲するか、あるいは膨らむ可能性がある。隙間全体にわたる均等な間隔によって、ガスが各分離隙間において周方向に均等に分散されると共に、分離円板のスタック内のすべての隙間全体にわたって軸方向に均等に分散されるため、分離効率が高くなる。

本発明の他の実施態様によれば、各分離円板は、所定の場所に可視マークまたは他の方法で検出可能なマークを含み、スタック内の各分離円板は、スタック内の隣接する分離円板のマークに対して周方向に所定の角度にわたって徐々に回転させられ、分離円板は、間隔部材が分離円板のスタック内で互いに接触するように軸方向に揃えて配置されるような間隔部材の分布を含む。このように、分離円板における可視マークまたは他の方法で検出可能なマークを使用することによってロータの釣り合いを取ることができる。分離円板の製造上の体系的なばらつき、または不正確さのために、各分離円板は、重量配分が体系的に不均等であるか、あるいは回転バランスが崩れることがある。このため、マークは、分離円板がロータ内で互いに接触するように積み重ねられるときに、各分離円板が周方向に所定の角度にわたって徐々に回転させられるロータの組み立て時に基準として使用される。したがって、分離円板の組み立て済みスタックでは、各分離円板が徐々に回転することによって体系的に不均等な重量配分が取り消され、それによって、ロータのバランスが取られている。この実施態様では、分離円板は、このようにロータのバランスが取られた後でも、間隔部材が分離円板のスタック内で互いに接触するように軸方向に揃えて配置されるような間隔部材分布を有するように配置される。

本発明の他の実施態様によれば、間隔部材は、分離円板同士の間の隙間において回転軸からのいくつかの規定された半径方向距離に沿って分散され、各隙間が、規定された半径の所に点状に形成された間隔部材のいくつかのリングを有する。この結果、隙間全体にわたって均等な間隔が得られ、それによって、隙間を通って流れるガスの分布が均等になる。

本発明の他の実施態様によれば、任意の所与のリング内の間隔部材は、各円板上の隣接するリング内の間隔部材に対して周方向にずらされる。これによって、さらに、隙間全体にわたって均等な間隔が確保される。

本発明の他の実施態様によれば、隙間の少なくとも半径方向外側部分は間隔部材を有さない。この場合、隙間の半径方向外側部分は、半径方向と周方向の両方におけるガスの流れに対して完全に開放される。このことは、有利なことに、分離円板の剛性が高く、その剛性によって半径方向外側部分の間隔が均等になり、すなわち、遠心分離機の動作時に分離円板がほとんど変形しない場合に適用することができる。

本発明の他の実施態様によれば、分離円板は、隙間の半径方向内側部分の所に細長い間隔部材を有する。このような間隔部材を隙間の半径方向内側部分のみに位置させると、隙間の半径方向外側部分のガスの流れが自由になる。同時に、このような細長い間隔部材によって、ロータのポンピング作用が増強され、ロータの回転時のガスの引き込みが増強される。

本発明の他の実施態様によれば、隙間の半径方向外側部分の所の分離円板は、点状に形成された間隔部材のみを有する。このことは、有利なことに、分離円板が剛性の低い材料で作られる場合に適用することができ、間隔部材は、半径方向外側部分の隙間全体にわたって均等な間隔を確保し、同時に、半径方向と周方向の両方においてガスが自由に流れるのを可能にする。

本発明の他の実施態様によれば、隙間の半径方向外側部分と半径方向内側部分の両方における分離円板は、点状に形成された間隔部材のみを有し、それによって、分離円板の剛性が低い場合に均等な隙間を簡単に確保する。

本発明の他の実施態様によれば、分離円板は、間隔部材を有する平面状部分を有し、分離円板の円錐状部分は、隙間の半径方向外側部分と半径方向内側部分の両方において間隔部材を有さない。したがって、隙間は、隙間全体にわたって半径方向と周方向の両方におけるガスに流れに対して完全に開放される。このことは、有利なことに、半径方向外側部分と半径方向内側部分の両方において均等な隙間が確保され、すなわち、遠心分離機の動作時に分離円板がほとんど変形しない、剛性の高い分離円板の場合に適用することができる。

次に、本発明について、様々な実施形態を説明することにより、本発明を理解するのに必要な細部を示す添付の概略図を参照して詳しく説明する。

本発明による遠心分離機の長手方向断面図である。 本発明の第１の実施形態による図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。 本発明の第２の実施形態による図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。 本発明の第３の実施形態による図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。

図面において、図１は、本発明を適用できる遠心分離機の断面図である。この遠心分離機は、ガスを浄化して、ガス中に浮遊するガスより密度の高い粒子を除去するようになっている。遠心分離機は、分離チャンバ２を区画する固定ロータハウジング１を有している。ロータハウジングは、浄化すべきガス用の、分離チャンバ２へのガス入口３と、浄化済みのガス用の、分離チャンバ２からのガス出口４とを有している。ロータハウジングは、ガスから分離された粒子用の、分離チャンバ２からの粒子出口５をさらに有している。

ロータハウジング１は、いくつかのねじ６によって保持された２つの部分（上部および下部）を有している。これらのねじ６は、ある弾性材料で作られ、ロータハウジングを支持体（不図示）によって支持する懸架部材７に、ロータハウジングを固定されたままにしておくようにもなっている。

分離チャンバ２内に、垂直回転軸Ｒの周りを回転可能なロータ８が配置されている。モータ９、たとえば電気モータや油圧モータが、ロータハウジングの上部上に取り付けられ、ロータ８を回転させるように、ロータ８に連結されている。ロータ８は、上端の所で、上部軸受１１および上部軸受ホルダ１２を通してロータハウジング１内に支持され、下端の所で、下部軸受１３および下部軸受ホルダ１４を通してロータハウジング１内に支持された、垂直に延びる中央スピンドル１０を有している。下部軸受ホルダ１４は、ロータハウジングのガス入口３内に位置しており、したがって、分離チャンバ２内で浄化すべき流入ガス用の貫通穴１５を備えている。

ロータ８は、円錐台状（ｆｒｕｓｔｏｃｏｎｉｃａｌ ｓｈａｐｅ）であり、かつ中央スピンドル１０に連結された２つの端壁である、上部端壁１６および下部端壁１７をさらに有している。下部円錐台状端壁１７は、貫通穴１８を備える平面状中央部を有し、それによって、ロータの内側はガス入口３と連通している。下部端壁１７は、軸方向下向きに延び，軸受ホルダ１４の同様の上向き環状フランジ２０と協働する環状フランジ１９を、平面状部分の外周縁部の所にさらに備えており、それによって、ガス入口３を通して流入するガスが、穴１８を通ってロータ８の内側に案内される。

下部端壁１７は、端壁１７から軸方向上向きに延び、中央スピンドル１０を密封するように囲んでいる中空の柱２１に支持されている。柱は、上部端壁１６まで延びている。柱２１の領域では、中央スピンドル１０は筒状であり、好ましくはコスト上の理由で円筒状であり、図１および２に示されているように、柱２１の内側は、スピンドルの外側と同様に構成することができる。柱２１の外側は、柱と柱上に積み重ねられたいくつかの分離円板（以下に詳しく説明する）とを回転可能に連結するために、図２を見ると分かるように、非円形断面形状を有してよい。図示の実施形態では、柱の外側は、六角形状を有しているが、他の多角形状、たとえば四角形状や三角形状によって同じ回転可能な連結を実現することができる。あるいは、柱の外側は円形断面形状を有してよく、その場合、連結は、軸方向に柱の外側に沿って延びる１つ以上のリブによって実現され、リブは、分離円板の対応する溝に嵌るようになっている。

円錐台状分離円板２２のスタックは、端壁１６と端壁１７との間に配置されており、端壁１６と端壁１７との間の分離円板は、ガスを通過させる隙間２７を区画している。各分離円板２２は、円錐台状部分２３ａと、円錐台状部分２３ａと一体的に形成された、柱２１に最も近い平面状部分２３ｂとを有している。平面状部分２３ｂは、それぞれの分離円板が柱２１に対して回転できないように、図２に示されているように、非円柱２１に嵌ることができるように形成されている。さらに、平面状部分２３ｂは、図２に示されているように、いくつかの貫通穴２４を備えている。

それぞれの分離円板２２の穴２４が互いに軸方向に揃えられているかどうかとは無関係に、穴２４は、分離円板２２の平面状部分２３ｂ同士の間の隙間２７と一緒に、ガス入口３および分離円板の円錐状部分２３ａ同士の間の隙間２７の半径方向内側部分と連通する中央入口空間２５をロータ８内に形成している（図１参照）。分離チャンバ２は、ロータ８を囲み、半径方向に固定ロータハウジング１によって区画された環状の流れ空間２８を有している。環状の流れ空間２８は、分離円板２２同士の間の隙間２７の半径方向外側部分およびガス出口４と連通している。したがって、ロータの中央入口空間２５は、隙間２７を介して環状の流れ空間２８と連通している。

明確にするために、図面は、大きい軸方向隙間２７を有する少数の分離円板２２のみを示している。実際には、かなり多くの分離円板２２が端壁１６と端壁１７との間に配置され、それによって、分離円板同士の間に比較的薄い隙間２７が形成されることが好ましい。分離円板は、ロータの回転によって、ガスをガス入口３から分離円板２２同士の間の隙間２７を通してガス出口４から排出するポンピング作用が隙間２７で生じるような距離を互いに置いて配置されている。このため、分離円板同士の間の距離、すなわち隙間の高さは、たとえば０．１〜０．２ｍｍ程度であってよい。分離円板同士の間の距離は、好ましくは０．２〜０．６ｍｍ程度であり、０．３〜０．５ｍｍの方がさらに良い。この距離は、浄化すべき汚染物質の種類、言い換えれば遠心分離機をどんなガス浄化分野で使用するかと、遠心分離機自体のサイズとに応じて異なる。分離円板２２同士の間の距離が遠すぎると、ロータの回転によって遠心分離機内に流れを生じさせるポンピング作用が弱過ぎるという問題が生じることがあり、一方、距離が近すぎると、分離された汚染物質が隙間２７に引っ掛かり、分離円板２２同士の間のガス流を妨害する可能性がある。クランクケースガス浄化用途では、本発明は有利なことに０．４ｍｍの距離を適用する。

図１は、平面状部分２３ｂが円錐状部分２３ａより低い平面に位置する分離円板のスタックを有する遠心分離機を示している。もちろん、スタック内の分離円板は、端壁１６および１７と同様に他の方向に向けてもよい。図示の実施形態では、ロータハウジングは固定されている。しかし、本発明は固定ロータハウジングに限定されない。なぜなら、ロータ８と一緒に回転するロータハウジングを有するこのような複数の遠心分離機も適用可能であるからである。

図２は、本発明の第１の実施形態による、分離円板２２の、図１の上方に面する側を示している。この側を以下では、分離円板の内側表面と呼ぶ。なぜなら、この側が、ロータの回転軸の方向に内側に向いているからである。見ると分かるように、分離円板２２は、円板のスタック内で互いに隣接する分離円板同士の間に隙間２７を形成するようになっている点状に形成された複数の間隔部材２６を、分離円板２２の内側表面上に備えている。細長い間隔部材と異なり、点状に形成されたこれらの間隔部材は、特定の方向ではほとんど延びていない。上記に指摘したように、点状に形成されたこれらの間隔部材は、隆起した点状または半球形の突起状に形作られた間隔部材である。したがって、隙間２７は、周方向と半径方向の両方におけるガスの流れに対して開放されており、すなわち、隙間は、周方向および半径方向におけるガスの流れをほとんど妨害しない。図２に示されているように、点状に形成された間隔部材２６は円形の断面を有し、外径Ｄおよび高さＨを有している。図２に示されている特定の実施形態では、間隔部材２６は、円形の断面を有し、分離円板の表面から上方に高さＨだけ隆起した点の形をしている。互いに隣接する分離円板２２同士の間の距離または隙間は、間隔部材２６の高さＨによって決定される。図示されている点状に形成された間隔部材２６の高さＨは０．４ｍｍである。この実施形態による遠心分離機は、車輌に搭載して使用される典型的なクランクケースガス浄化分離機である。したがって、これは比較的小形の遠心分離機であり、分離円板２２は射出成形プロセスによってプラスチックで作られている。この実施形態の間隔部材２６は、（直径Ｄと高さＨの）比率が約４である。したがって、点状に形成された間隔部材２６の直径Ｄは約１ｍｍである。これに対して、分離円板２２は、この実施形態では、約１１ｃｍの外径を有する。

点状に形成された間隔部材２６は、分離円板２２のスタック内に互いに接するように軸方向に揃えて配置されている。したがって、点状に形成された間隔部材はすべて、分離円板のスタック全体にわたって互いに上に軸方向に配置されている。このように、点状に形成された間隔部材は、それぞれが互いに上方に（または下方に）直接に配置され、それによって、分離円板が端壁１６と端壁１７との間で圧縮されたときに互いに支持する。これによって、プラスチックで作られた剛性の低い分離円板２２の場合に均等な隙間２７が確保される。

さらに、製造後の各分離円板は、重量配分または回転バランスが均等ではないことがある。この特定の場合に、不均等な重量配分は、分離円板２２の射出成型の精度が体系的にばらつくことによって生じる。それによって、このようないくつかの分離円板２２を積み重ねると、遠心ロータ８のバランスが崩れる。このことは、当然、極めて望ましくない。しかし、製造後の分離円板２２に可視マークまたは他の方法で検出可能なマーク３１を（所定の場所に）組み込むことによってロータ８のバランスを取ることができる。このマークはその後、分離円板２２がロータ８内で互いに接するように積み重ねられるときに、各分離円板２２が（隣接する分離円板のマークに対して）回転方向において所定の角度にわたって徐々に回転させられるロータの組み立て時に基準として使用される。図示の実施形態では、分離円板２２は、このようにロータのバランスを取った後でも、点状に形成された間隔部材２６が分離円板２２のスタック内に互いに接するように軸方向に配置されるように点状に形成された間隔部材２６と一緒に配置されている。

図示の第１の実施形態では、点状に形成された間隔部材２６は、各分離円板の円錐状部分上で、回転軸Ｒからの３つの規定された半径方向距離に沿って、すなわちリング２９ａ、２９ｂ、および２９ｃに均等に分散されている。図示の実施形態では、任意の所与のリング２９ａ内の点状に形成された複数の間隔部材２６は、半径方向に隣接するリング２９ｃ内の点状に形成された間隔部材２６に対して周方向にずらされており、それぞれの隣接するリング２９ａ、２９ｃ内の点状に形成された間隔部材２６の各対は、分離円板の半径に対して所定の角度を形成する線に沿って配置されている。間隔部材２６のこのような分布を、比較的薄い可撓性の材料で作られた分離円板、たとえば薄いプラスチックで作られた分離円板の場合に使用して、遠心分離機の動作時に、２つの分離円板２２同士の間の隙間２７全体にわたって均等な軸方向間隔を確保できるようにすることが好ましい。図示の実施形態では、点状に形成された間隔部材２６は、分離円板の半径方向外周縁部の近くの第１のリング２９ａ、分離円板の円錐状部分の半径方向内周縁部の近くの第２のリング２９ｂ、第１のリングと第２のリングの中間の第３のリング２９ｃに分散されている。これによって、第３のリング２９ｃの点状に形成された間隔部材２６は、第１のリング２９ａおよび第２のリング２９ｂの点状に形成された間隔部材に対して周方向にずらされている。リングおよび点状に形成された間隔部材の数は、分離円板のサイズおよび剛性に応じて適合される。比較的大きい分離円板、すなわち半径方向の広がりが比較的大きい分離円板は、より小さい分離円板より多くのリングおよび間隔部材を有することが好ましい。比較的剛性の高い分離円板、すなわち比較的剛性の高い材料で作られた分離円板は、比較的剛性の低い材料で作られた分離円板より少ないリングおよび間隔部材を有することが好ましい。

図３は、本発明の第２の実施形態による、分離円板２２の、図１の上方に面する側を示している。この分離円板２２は、分離円板の半径方向外周縁部の近くのリング２９ａに均等に分散された点状に形成された複数の間隔部材２６を分離円板の内側に備えており、分離円板の円錐状部分の半径方向内側部分は、細長い間隔部材３０を備えている。したがって、隙間２７は、少なくとも、その半径方向外側部分における周方向のガスの流れに対して開放されている。これによって、細長い間隔部材３０は、隙間の半径方向外側部分における周方向のガスの流れを妨害することがない。したがって、分離円板の表面上に不活性領域が形成されることが防止される。したがって、本発明のこの実施形態では、分離円板は、半径方向に直線状に延びる複数の細長い間隔部材３０を有している。しかし、細長い間隔部材は、分離円板の半径に対して所定の角度に延びてもよく、その場合、間隔部材は直線状であっても曲線状であってもよい。この構成は、隙間の半径方向外側部分における流れの乱れがなく、良好なポンピング作用を実現する。

図４は、本発明の第３の実施形態による、分離円板２２の、図１の上方に面する側を示している。この分離円板２２は、少なくとも分離円板の円錐状部分２３ａに沿って完全に平滑な表面、すなわち間隔部材を有さない表面を有している。したがって隙間２７は、隙間の半径方向外側部分と半径方向内側部分の両方において周方向のガスの流れに対して開放されている。このため、分離円板は、周方向のガスの流れを妨害する可能性のある間隔部材を有さず、それによって、分離円板の表面上に不活性領域が形成されるのが防止される。この実施形態では、間隔部材３０を分離円板の平面状部分２３ｂに組み込むことができ、あるいは間隔部材３０は、互いに隣接する分離円板同士の間の分離円板の平面状部分２３ｂに配置された別個の部材を有してよい。周方向に均等に分散された軸方向に細長いいくつかのロッドを有するロータ上に円板を積み重ねることも考えられ、その場合、分離円板は、ロータの端壁１６、１７と協働するようになっているロッドのために分離円板を貫通して延びる開口を備える。これによって、分離円板の外周縁部は、ロッドのために分離円板を貫通して延びる開口を有するラグを備えることができ、その場合、ラグは、分離円板同士の間に隙間を形成する座金の形をした間隔部材を備える。ロッドを有する分離円板を同様に積み重ねることは、たとえば参考文献として引用される米国特許第２１０４６８３Ａ号で公知である。ラグの代わりに、分離円板は円錐状部分から半径方向および水平方向に延びる外側リムであって、ロッドのために分離円板を貫通して延びる開口を備える外側リムを有してよい。このような外側リムによって、分離円板の剛性も高くなる。

説明し図示した分離円板は、プラスチックおよび／または金属材料のような様々な材料で作ることができる。プラスチックで作られた分離円板の剛性を高めるために、様々な種類の繊維、たとえばガラス繊維および／または炭素繊維を、様々な量でプラスチック材料に取り込むことができ、その場合、プラスチック材料の剛性はプラスチックに取り込まれる繊維の量が増えると高くなる。分離円板は異なる材料の層を有してよい。異なる材料の層を有するこのような分離円板の例は、遠心力と静電力の組み合わせによって作用する遠心分離機に関する国際公開第２００７／００１２３２Ａ１号で公知である。本発明は、この種の遠心分離機に適用することもできる。このような遠心分離機は国際公開第２００５／１１９０２０Ａ１号でも公知である。このような場合、それぞれの分離円板２２は、分離円板の内側（ロータの回転軸Ｒの方に内側に面する側）および／または分離円板の外側（ロータの回転軸Ｒから外側に面する側）に導電材料の表面層を有してよく、その場合、遠心分離機は、ガス中の粒子に電位を帯電させる第１の極素子を有する静電補助分離機を有し、それぞれの分離円板上の導電材料の表面層は、静電力が、遠心力と協働して、分離円板２２同士の間の隙間２７を通って流れるガスから粒子を分離するような電位を有する第２の極素子を形成する。導電表面層は別として、分離円板は、電気絶縁材料で作られることが好ましい。

使用分野に応じて、上述の分離円板２２の円錐状部分２３ａは、回転軸Ｒに対して異なる角度、たとえば３５°から５５°の間の角度に位置してよい。固体の粒子に関しては、それぞれの粒子の場合の粒子のいわゆる安息角を考慮する必要がある。クランクケースガス浄化では、回転軸Ｒに対して４５°の角度の円錐状部分２３ａを有する分離円板を使用することが好ましい。

上記に説明し図示した遠心分離機は、ガスを浄化してガス中に浮遊する粒子を除去するときに以下のように動作する。モータ９によって、ロータ８は回転状態に維持され（通常、約２０００〜１００００ｒｐｍの速度）、隙間２７内のガスは、ロータの分離円板によって引き込まれる。分離円板２２同士の間の隙間２７は、ガスを、遠心分離機を通過させるポンピング作用を生じさせるような距離を有している。このようなポンピング作用は、隙間の半径方向内側部分に細長い間隔部材を配置することによって増強することができる（たとえば、図３参照）。粒子で汚染されたガスは、下からガス入口３を通して固定ロータハウジング１内に導かれ、さらにロータの中央入口空間２５内に導かれる。そこから、ガスは、分離円板２２同士の間の隙間２７に流入し、隙間２７を通って半径方向外側に流れる。

隙間２７内では、ガス中に浮遊する粒子が、遠心力によって、分離円板の内側、すなわち、円錐状分離円板２２の、回転軸の方に面する側（図１の上方に面する側）の方へ移動させられ、内側と接触させられる。粒子は、分離円板２２と接触すると、分離円板によって引き込まれ、その後、遠心力の影響を受け、それによって、粒子は分離円板の内側に沿って半径方向外側に移動させられ、分離円板の外周縁部の方へ進む。その後、粒子はロータからロータハウジングの内側の方へ放出され、その後、重力およびガス流によって、粒子出口５を介してロータハウジング１から出る。隙間２７を介した半径方向外側への粒子の移動は、図２〜４において矢印によって示されている。

回転させられるガスは、半径方向外側へ移動する際に、ロータに対するある回転速度遅れによって、分離円板２２同士の間の隙間２７内を曲線経路に沿って流れる。分離円板２２の少なくとも半径方向外側部分における分離円板２２同士の間の隙間２７が周方向のガスの流れに対して開放されているので、ガスは周方向において自由に流れ、したがって、曲線経路に沿ったガスの移動が妨害されない。それによって、自由な流れが、分離円板２２上に不活性領域を生じさせないため、分離円板の表面全体が分離に使用される。

浄化されたガスは、隙間２７から出て、さらに管状の流れ空間２８を介しガス出口４を通って流出する。したがって、ロータの中央入口空間２５は、隙間２７を介して環状の流れ空間２８と連通している。したがって、遠心分離機は、ガスから粒子を分離するうえでいわゆる並流原則に従って作用し、すなわち、浄化すべきガスは、中央の、回転するロータ内に導かれ、次いで分離円板２２同士の間の隙間２７を通って半径方向外側に流れ、ガス中の粒子が、遠心力によって、分離円板の内側に堆積させられ、その後、ガス流と同じ方向に分離円板の外周縁部の方へ滑り出させられ、次いでロータハウジングの内側の方へ放出される。

ロータの回転の結果、分離円板同士の間の隙間を通って流れるガスは圧力が増大する。したがって、ロータ８を囲む環状の流れ空間２８内およびガス出口４の領域内では、中央空間２５内およびガス入口３内より高い圧力となる。このことは、フランジ１９とフランジ２０の間で見込まれる漏れはそれほど問題がないことを意味する。したがって、汚染されたガスがフランジ１９とフランジ２０の間を通ってガス入口３から直接ガス出口４に流れることはできず、その代わりに浄化されたいくらかのガスが中央空間２５に戻る。

本発明は、開示された実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で変形し変更することができる。

Claims (14)

1. ガスを浄化して、前記ガス中に浮遊する前記ガスより密度の高い固体または液体の粒子を除去する遠心分離機において、
   分離チャンバ（２）を区画し、かつ前記分離チャンバ（２）へのガス入口（３）と前記分離チャンバ（２）からのガス出口（４）とを有するロータハウジング（１）と、
   駆動装置（９）によって回転軸（Ｒ）の周りを回転可能であり、かつ動作時に、前記分離チャンバ（２）内でガスを回転させるようになっているロータ（８）であって、互いに同軸にかつ前記回転軸（Ｒ）に同心円状に配置され、かつ間隔部材（２６、３０）によって、ガスが通って流れる隙間（２７）を間に区画するように互いに間隔を置いて配置された、円錐台状分離円板（２２）のスタックを有するロータ（８）と、
   分離円板（２２）のスタックの中央に配置され、前記ガス入口（３）および前記分離円板（２２）同士の間の前記隙間（２７）の半径方向内側部分に連通する入口空間（２５）と、
   前記ロータ（８）を囲み、前記ロータハウジングによって半径方向に区画され、前記分離円板（２２）同士の間の前記隙間（２７）の半径方向外側部分および前記ガス出口（４）に連通する環状の流れ空間（２８）と、を有し、
   前記の分離円板（２２）の少なくとも半径方向外側部分の所の前記分離円板（２２）同士の間の前記隙間（２７）は、周方向の前記ガスの流れに対して開放され、かつ互いに隣接する分離円板（２２）は、前記ロータ（８）の回転によって、前記ガスを前記ガス入口（３）から前記分離円板（２２）同士の間の前記隙間（２７）を通し、前記ガス出口（４）を介して排出させるポンピング作用を前記隙間（２７）内で生じさせるように、互いに間隔を置いて配置されていることを特徴とする、遠心分離機。
2. 前記分離円板は、点状に形成され、前記複数の隙間（２７）内に配置された複数の間隔部材（２６）を有している、請求項１に記載の遠心分離機。
3. 前記間隔部材は、外径Ｄおよび高さＨを有し、Ｄ／Ｈが≦１５であり、より好ましくはＤ／Ｈが≦１０であり、最も好ましくはＤ／Ｈが≦５である、請求項２に記載の遠心分離機。
4. 前記間隔部材（２６、３０）は前記分離円板と一体化されている、請求項１から３のいずれか１項に遠心分離機。
5. 前記間隔部材（２６、３０）は、前記分離円板（２２）に固定された別個の部材の形をしている、請求項１から３のいずれか１項に記載の遠心分離機。
6. 前記間隔部材（２６、３０）は、分離円板（２２）のスタック内で互いに接するように軸方向に揃えて配置されている、請求項１から５のいずれか１項に遠心分離機。
7. 各分離円板（２２）は、所定の場所に可視マークまたは他の方法で検出可能なマーク（３１）を含み、前記スタック内の各分離円板（２２）は、前記スタック内の前記隣接する分離円板の前記マークに対して周方向に所定の角度にわたって徐々に回転させられ、前記分離円板（２２）は、前記複数の間隔部材が前記分離円板のスタック内に互いに接するように軸方向に揃えて配置されるような間隔部材の分布を含む、請求項６に記載の遠心分離機。
8. 前記間隔部材（２６）は、前記分離円板同士の間の前記隙間において、前記回転軸からのいくつかの規定された半径方向距離に沿って分散され、各隙間が、前記規定された半径上に点状に形成された間隔部材（２６）のいくつかのリング（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ）を有する、請求項２から７のいずれか１項に記載の遠心分離機。
9. 任意の所与のリング（２９ｂ）内の前記間隔部材（２６）は、隣接するリング（２９ｃ）内の前記間隔部材（２６）に対して周方向にずらされている、請求項８に記載の遠心分離機。
10. 前記隙間の前記半径方向外側部分は前記間隔部材（２６、３０）を有していない、請求項１から９のいずれか１項に遠心分離機。
11. 前記分離円板（２２）は、前記隙間（２７）の前記半径方向内側部分の所に複数の細長い間隔部材（３０）を有している、請求項１から１０のいずれか１項に遠心分離機。
12. 前記分離円板（２２）は、前記隙間（２７）の前記半径方向外側部分の所に点状に形成された間隔部材（２６）のみを有している、請求項１から９のいずれか１項に記載の遠心分離機。
13. 前記分離円板（２２）は、前記隙間（２７）の前記半径方向外側部分と前記半径方向内側部分の両方において点状に形成された間隔部材（２６）のみを有している、請求項１から９のいずれか１項に記載の遠心分離機。
14. 前記分離円板は、間隔部材を有する複数の平面状部分（２３ｂ）を有し、前記分離円板の前記円錐状部分（２３ａ）は、前記隙間（２７）の前記半径方向外側部分と前記半径方向内側部分の両方において前記間隔部材（２６）を有していないことを特徴とする、請求項１に記載の遠心分離機。

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